JPH1113436A - 内燃機関の吸排気弁駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数を少なくするとともに、小型化を図
る。 【解決手段】 制御シャフト１の外周に、気筒毎に分割
した円筒状カムシャフト４およびスリーブ９が配設さ
れ、それぞれ回転自在となっている。両者の第１フラン
ジ部５および第２フランジ部１０は、係合溝１５，１６
およびピン１７，１８によって環状ディスク１１を介し
て連動する。機関の回転に同期回転する駆動軸２の回転
がギア部２１，２２を介して各スリーブ９に伝達され
る。環状ディスク１１の偏心位置に応じてカムシャフト
４が不等速回転し、バルブリフト特性が変化する。制御
シャフト１は油圧アクチュエータ１９によって回動し、
偏心カム８により環状ディスク１１が偏心動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機関に同期して
回転する駆動軸とは別に各気筒毎に設けた円筒状カムシ
ャフトを、駆動軸に対し不等速回転させることで、内燃
機関の運転状態に応じて吸気弁・排気弁の開閉時期や作
動角を可変制御する吸排気弁駆動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸気弁・排気弁の開閉時期や作動角を可
変制御する装置は、従来から種々の形式のものが提供さ
れているが、その一つとして例えば実開昭５７−１９８
３０６号公報や特開平６−１８５３２１号公報に記載さ
れているように、不等速軸継手の原理を応用したものが
知られている。これは、機関の回転に同期して回転する
駆動軸の外周に、各気筒毎に分割した円筒状のカムシャ
フトを設け、かつ該カムシャフトの端部のフランジ部と
駆動軸側のフランジ部とにそれぞれ半径方向に沿った係
合溝を形成するとともに、両フランジ部間に介在する環
状ディスクに各係合溝に係合する一対のピンを設けた構
成であって、上記環状ディスクを制御ハウジングでもっ
て回転自在に保持するとともに、該制御ハウジングを介
して環状ディスクをカムシャフトに対し偏心させること
ができるようにし、その偏心量を制御することにより、
バルブリフト特性が変化するようになっている。

【０００３】また、上記特開平６−１８５３２１号公報
には、制御ハウジングを軸直角方向に移動させるため
に、偏心カムを用いた構成が開示されている。すなわ
ち、制御ハウジングが支軸により揺動可能に支持されて
いるとともに、該制御ハウジングに円形のカム嵌合孔が
開口形成されており、制御シャフトに形成された偏心カ
ムがこのカム嵌合孔に回転可能に嵌合している。そし
て、制御シャフトの回転位置をアクチュエータにより制
御することにより、制御ハウジングを移動させる構成と
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置にあっては、環状ディスクの偏心量を可変制御
するために、該環状ディスクを回転自在に保持する制御
ハウジングを設けるとともに、この制御ハウジングを制
御シャフトによって揺動させる構成となっているため、
部品点数が多く、装置全体が大型化しやすい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、偏心
カムを有する制御シャフトを円筒状カムシャフトと同心
状に配設し、駆動軸をカムシャフトの外側に設けたもの
である。

【０００６】すなわち、この発明に係る内燃機関の吸排
気弁駆動制御装置は、複数気筒に亙って配設され、かつ
各気筒毎に偏心カムを備えた制御シャフトと、この制御
シャフトの外周に同心状に相対回転可能に配置され、か
つ各気筒毎に分割されているとともに、それぞれが吸排
気弁を駆動するカムを外周に有する円筒状のカムシャフ
トと、各カムシャフトの一端部に設けられ、かつ半径方
向に沿って第１係合溝が形成された第１フランジ部と、
上記制御シャフトの外周に同心状に相対回転可能に配置
され、かつ上記第１フランジ部にそれぞれ対向するとと
もに、半径方向に沿って第２係合溝が形成された第２フ
ランジ部と、上記両フランジ部の間にそれぞれ配設さ
れ、かつ中心部に位置する上記偏心カムのカム作用によ
り、上記制御シャフトの回転に伴って偏心動作する環状
ディスクと、この環状ディスクの両端面にそれぞれ突出
して設けられ、かつ各係合溝にそれぞれ係合する第１，
第２ピンと、上記制御シャフトと平行に配置され、かつ
機関の回転に同期して回転するとともに、上記第２フラ
ンジ部を回転駆動する駆動軸と、上記制御シャフトの回
転位置を制御するアクチュエータと、を備えていること
を特徴としている。

【０００７】この構成においては、駆動軸の回転が第２
フランジ部に伝達され、該第２フランジ部が機関の回転
に同期して回転する。この第２フランジ部の回転は、第
２係合溝および第２ピンを介して環状ディスクに伝達さ
れ、さらに、第１ピンおよび第１係合溝を介して第１フ
ランジ部つまりカムシャフトに伝達される。ここで、環
状ディスクは偏心カムの外周に位置するため、その回転
中心は、第２フランジ部およびカムシャフトの中心に対
し、常に所定量偏心した状態にある。従って、一種の不
等速軸継手となり、第２フランジ部の回転に対し第１フ
ランジ部つまりカムシャフトが不等速回転する。そし
て、制御シャフトを回転させることにより偏心カムの位
置を回転方向に動かすと、カムシャフトのカムノーズ方
向に対して不等速回転のタイミングが変わる。従って、
バルブ開閉時期およびバルブ作動角が変化する。

【０００８】請求項１の発明をより具体化した請求項２
の発明においては、上記第２フランジ部を備えたスリー
ブの外周にギア部が設けられており、上記駆動軸に、こ
のギア部と噛み合うギア部が設けられている。つまり、
駆動軸の回転が両ギア部の噛み合いを介して第２フラン
ジ部に伝達される。

【０００９】特に請求項３の発明では、上記スリーブの
ギア部は、第２係合溝を有する第２フランジ部の外周に
形成されている。これにより、スリーブ側のギア部の径
を大きく確保できる。

【００１０】また請求項４の発明においては、上記制御
シャフトの端部が、上記駆動軸駆動用のスプロケットよ
りも突出しており、その先端に上記アクチュエータが連
結されている。

【００１１】また請求項５の発明においては、吸排気弁
の他方を開閉駆動するカムシャフトが上記駆動軸を兼ね
ている。すなわち、吸気弁側もしくは排気弁側の一方の
特性が可変となっており、他方は、固定的な特性となっ
ている。そして、この固定的な特性で吸排気弁を開閉す
るカムシャフトによって、第２フランジ部がそれぞれ回
転駆動される。

【００１２】

【発明の効果】本発明に係る内燃機関の吸排気弁駆動制
御装置によれば、環状ディスクの内周側に制御シャフト
が配置されるので、装置全体が小型化されるとともに、
部品点数が少なくなる。

【００１３】また請求項２の発明によれば、カムシャフ
トと平行に配置される駆動軸によって各気筒のスリーブ
を確実に駆動することができる。

【００１４】また請求項３の発明によれば、第２フラン
ジ部側のギア部が大径となるので、駆動軸と制御シャフ
トとの間の距離を一定に確保する場合に、駆動軸側のギ
ア部を小径にでき、例えば、シリンダヘッドの全高を低
く抑制できる。

【００１５】また請求項４の発明によれば、アクチュエ
ータをスプロケットと同一側に配置できるので、機関の
前後方向の寸法を小型化できる。

【００１６】さらに請求項５の発明によれば、吸気弁，
排気弁のいずれか一方のみを可変制御する場合に、実質
的に駆動軸が不要となり、部品点数の削減ならびに構成
の簡素化が図れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る吸排気弁駆
動制御装置の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図示例は、Ｖ型６気筒内燃機関の左右バン
クにそれぞれ配設される３気筒づつのシリンダヘッドの
例えば吸気弁側に本発明を適用したものであり、図１は
機関の側方から見た断面図を、また図２は平面図をそれ
ぞれ示している。

【００１９】図１に示すように、シリンダヘッドの上部
に、全気筒に亙って伸びる１本の制御シャフト１が配設
されており、かつこの制御シャフト１の上方に、該制御
シャフト１と平行に、駆動軸２が配設されている。上記
制御シャフト１の外周には、各気筒毎に分割された円筒
状カムシャフト４が相対回転可能に嵌合しており、各カ
ムシャフト４の端部に、第１フランジ部５が設けられて
いる。各カムシャフト４は、図示せぬ吸気弁を駆動する
一対のカム４ａを有し、かつその一対のカム４ａの中間
のジャーナル部４ｂが、シリンダヘッド側の半円形軸受
部とカムブラケット６との間で回転自在に支持されてい
る。また、上記駆動軸２は、上記カムブラケット６の上
に共締めされた軸受部材７によって回転自在に支持され
ている。

【００２０】上記制御シャフト１の外周には、各気筒毎
に偏心カム８が図示せぬキー等により固定されている。
この偏心カム８は、各カムシャフト４の第１フランジ部
５に隣接して設けられている。そして、この偏心カム８
の円筒状の軸部に、さらに、短いスリーブ９が回転自在
に嵌合している。各スリーブ９の端部には、それぞれ上
記第１フランジ部５と対向するように、第２フランジ部
１０が形成されている。なお、機関最前端のスリーブ９
Ａは、スプロケット取付部１２を一体に備えており、こ
こに図示せぬスプロケットが取り付けられ、タイミング
チェーンを介してクランクシャフトに連動するようにな
っている。

【００２１】上記の第１，第２フランジ部５，１０の間
には、円環状をなす環状ディスク１１が介装されてお
り、この環状ディスク１１の中心部を上記制御シャフト
１が貫通している。

【００２２】上記第１フランジ部５および第２フランジ
部１０には、それぞれ半径方向に沿って第１係合溝１
５，第２係合溝１６が形成されている。両係合溝１５，
１６は、互いに１８０゜異なる位置に配置されている。
そして、両者間の環状ディスク１１には、互いに１８０
゜異なる位置にそれぞれ保持孔が貫通形成されていると
ともに、それぞれに、第１ピン１７，第２ピン１８が回
転可能に嵌合している。これらのピン１７，１８は、互
いに逆向きに突出しており、第１ピン１７の先端部が第
１フランジ部５の第１係合溝１５に摺動可能に係合して
いるとともに、第２ピン１８の先端部が第２フランジ部
１０の第２係合溝１６に摺動可能に係合している。な
お、係合溝１５，１６に摺接する各ピン１７，１８の先
端部の側面は、平行な一対の平面に加工されている。上
記環状ディスク１１は、上記制御シャフト１の偏心カム
８外周に回転自在に保持されており、その回転中心位置
がカムシャフト４回転中心に対し常に所定量偏心してい
るとともに、該制御シャフト１の偏心カム８の回転位置
によって、カムシャフト４の回転中心に対する偏心方向
が変化するようになっている。上記制御シャフト１の一
端には、油圧シリンダ１９ａを用いた油圧アクチュエー
タ１９が連結されており、この油圧アクチュエータ１９
によって制御シャフト１の回転位置が制御されている。

【００２３】第２フランジ部１０を備えた各スリーブ９
は、それぞれその円筒状軸部の外周にギア部２１を備え
ている。これに対し、上方に位置する駆動軸２に、各ギ
ア部２１に対応するギア部２２が設けられており、互い
に噛み合っている。

【００２４】上記実施例の構成においては、図示せぬク
ランクシャフトに連動して機関最前端のスリーブ９Ａが
回転すると、該スリーブ９Ａのギア部２１に駆動軸２の
ギア部２２が噛み合っていることから、駆動軸２が連動
して回転する。そして、この駆動軸２の回転に伴い、ギ
ア部２２，２１を介して、残りの２つのスリーブ９が回
転する。つまり、３つのスリーブ９がいずれも機関の回
転に同期して回転する。

【００２５】このスリーブ９つまり第２フランジ部１０
の回転は、第２係合溝１６および第２ピン１８を介して
環状ディスク１１に伝達され、該環状ディスク１１から
さらに第１ピン１７および第１係合溝１５を介して第１
フランジ部５つまりカムシャフト４に伝達される。ここ
で、環状ディスク１１の回転中心は、上述したように、
第２フランジ部１０およびカムシャフト４の中心に対
し、常に所定量偏心した状態にあるから、一種の不等速
軸継手となり、第２フランジ部１０の回転に対し第１フ
ランジ部５つまりカムシャフト４が不等速回転する。そ
して、制御シャフト１を回転させることにより偏心カム
８の位置を回転方向に動かすと、カムシャフト４のカム
ノーズ方向に対して不等速回転のタイミングが変わる。
従って、バルブ開閉時期およびバルブ作動角が変化す
る。

【００２６】従って、油圧アクチュエータ１９により制
御シャフト１の回転位置を制御することにより、バルブ
リフト特性およびバルブ作動角を連続的に可変制御する
ことができる。

【００２７】そして、この実施例の構成によれば、環状
ディスク１１がその内周側から制御シャフト１によって
位置規制されるので、装置全体が小型化し、かつ部品点
数が少なくなる。

【００２８】次に、図３は、この発明の第２実施例を示
している。この実施例においては、機関最前端のスリー
ブ９Ａにスプロケット３１が固定され、ここにタイミン
グチェーン３２が巻き掛けられているが、制御シャフト
１前端部が、このスリーブ９Ａを貫通してスプロケット
３１よりも前方へ延びており、かつその前端に油圧アク
チュエータ１９が連結されている。つまり、この実施例
では、油圧アクチュエータ１９がシリンダヘッド３３の
前端に取り付けられている。

【００２９】従って、この実施例では、油圧アクチュエ
ータ１９が機関後方に突出せず、ファンベルト等ととも
に機関前部に配置されるので、機関全体として、その全
長を短縮化することができる。また、油圧アクチュエー
タ１９を機関前部に配置することにより、該油圧アクチ
ュエータ１９の一部をなす電磁弁の熱的損傷を回避でき
る。

【００３０】次に、図４および図５は、この発明の第３
実施例を示している。この実施例においては、各スリー
ブ９の第２フランジ部１０外周面にギア部２１が設けら
れている。従って、このギア部２１は、前述した実施例
に比べて、大径となっている。そして、このギア部２１
と噛み合うように、駆動軸２にギア部２２が設けられて
いるが、この駆動軸２側のギア部２２は、前述した各実
施例に比べて小径となっている。これにより、制御シャ
フト１と駆動軸２との間の距離は、前述した実施例とほ
ぼ等しいものとなっている。

【００３１】この実施例によれば、駆動軸２側のギア部
２２を小径にすることに伴い、シリンダヘッドの高さを
低く抑制することができる。また、スリーブ９のギア部
２１がカムシャフト４に近い位置となるので、バルブス
プリング反力によるねじれ変形が小さくなり、その精度
が向上する。

【００３２】次に、図６は、この発明の第４実施例を示
している。この実施例においては、駆動軸が省略されて
おり、各気筒のスリーブ９が排気側カムシャフト４１に
よって駆動されるようになっている。すなわち、前述し
たように、吸気弁側のバルブリフト特性を可変制御でき
るのに対し、排気弁側は固定的なバルブリフト特性とな
っており、回転自在に支持されたカムシャフト４１に、
各気筒毎に一対のカム４１ａが形成されている。そし
て、この実施例では、この排気側カムシャフト４１の３
カ所に比較的大径なギア部４２が設けられており、これ
が、スリーブ９に設けたギア部４３にそれぞれ噛み合っ
ている。上記排気側カムシャフト４１は、その前端に図
示せぬスプロケットを具備し、タイミングチェーンを介
してクランクシャフトに連動している。なお、各スリー
ブ９は、排気側カムシャフト４１と等しい回転速度で回
転する必要があるので、それぞれのギア部４２，４３
は、互いに等しい径となっている。

【００３３】この実施例によれば、吸気弁用の駆動軸を
省略できるので、部品点数が一層少なくなる。また、吸
気弁側カムシャフト４の上方に駆動軸を配置する場合に
比べて、シリンダヘッドの高さを低く抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】同じく平面図。

【図３】この発明の第２実施例を示す平面図。

【図４】この発明の第３実施例を示す断面図。

【図５】同じく平面図。

【図６】この発明の第４実施例を示す平面図。

【符号の説明】

１…制御シャフト ２…駆動軸 ４…カムシャフト ５…第１フランジ部 ８…偏心カム １０…第２フランジ部 １１…環状ディスク １９…油圧アクチュエータ ２１，２２…ギア部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数気筒に亙って配設され、かつ各気筒
   毎に偏心カムを備えた制御シャフトと、 この制御シャフトの外周に同心状に相対回転可能に配置
   され、かつ各気筒毎に分割されているとともに、それぞ
   れが吸排気弁を駆動するカムを外周に有する円筒状のカ
   ムシャフトと、 各カムシャフトの一端部に設けられ、かつ半径方向に沿
   って第１係合溝が形成された第１フランジ部と、 上記制御シャフトの外周に同心状に相対回転可能に配置
   され、かつ上記第１フランジ部にそれぞれ対向するとと
   もに、半径方向に沿って第２係合溝が形成された第２フ
   ランジ部と、 上記両フランジ部の間にそれぞれ配設され、かつ中心部
   に位置する上記偏心カムのカム作用により、上記制御シ
   ャフトの回転に伴って偏心動作する環状ディスクと、 この環状ディスクの両端面にそれぞれ突出して設けら
   れ、かつ各係合溝にそれぞれ係合する第１，第２ピン
   と、 上記制御シャフトと平行に配置され、かつ機関の回転に
   同期して回転するとともに、上記第２フランジ部を回転
   駆動する駆動軸と、 上記制御シャフトの回転位置を制御するアクチュエータ
   と、 を備えていることを特徴とする内燃機関の吸排気弁駆動
   制御装置。
2. 【請求項２】 上記第２フランジ部を備えたスリーブの
   外周にギア部が設けられており、上記駆動軸に、このギ
   ア部と噛み合うギア部が設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装置。
3. 【請求項３】 上記スリーブのギア部は、第２係合溝を
   有する第２フランジ部の外周に形成されていることを特
   徴とする請求項２記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御装
   置。
4. 【請求項４】 上記制御シャフトの端部が、上記駆動軸
   駆動用のスプロケットよりも突出しており、その先端に
   上記アクチュエータが連結されていることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の吸排気弁駆
   動制御装置。
5. 【請求項５】 吸排気弁の他方を開閉駆動するカムシャ
   フトが上記駆動軸を兼ねていることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれかに記載の内燃機関の吸排気弁駆動制御
   装置。